静電型電気音響変換器
【課題】振動体や電極に複雑な加工を行うことなく、指向特性を改善する。
【解決手段】カバー６０の内部においては、振動体を一対の電極で挟んだ放音部２が位置している。また、放音部２とカバー６０との間には、弾性を有するスペーサ４０Ａ，４０Ｂがある。カバー６０内に空気が入ると、放音部２とカバー６０との間に空気層ができる。上面側から見て壁６１１より外側の領域にできる空気層の厚さは、壁６１１より内側にできる空気層の厚さより薄くなっている。放音部２の縁は、静電型スピーカ１を上面側から見ると、壁６１１より外側の領域にできる空気層と重なる位置にある。
【解決手段】カバー６０の内部においては、振動体を一対の電極で挟んだ放音部２が位置している。また、放音部２とカバー６０との間には、弾性を有するスペーサ４０Ａ，４０Ｂがある。カバー６０内に空気が入ると、放音部２とカバー６０との間に空気層ができる。上面側から見て壁６１１より外側の領域にできる空気層の厚さは、壁６１１より内側にできる空気層の厚さより薄くなっている。放音部２の縁は、静電型スピーカ１を上面側から見ると、壁６１１より外側の領域にできる空気層と重なる位置にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電型電気音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電型スピーカの指向特性を制御する発明として、例えば特許文献１や特許文献２に開示された発明がある。特許文献１に開示された発明は、２枚の平板電極の間に振動膜を備えた構成となっており、この振動膜は、振動膜の外縁に近づくほど面密度が増大するように構成されている。この構成によれば、振動膜において面密度が大きい領域では振幅が小さくなって発生する音の音圧が低下するため、サイドローブが抑制される。また、特許文献２に開示された発明も、２枚の電極の間に振動膜を備えた構成となっている。特許文献２の発明においては、振動膜と電極との間の間隔が異なる領域が複数設けられている。静電型スピーカにおいては、振動膜に働く静電力は振動膜と電極との間の距離の２乗に反比例するため、間隔が異なると振動膜から発生する音の音圧も異なることとなる。このため、静電型スピーカにおいて外縁に近い領域で振動膜と電極との間の距離を大きくすれば、外縁に近い領域の音圧が低下するため、サイドローブが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４３６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７４３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、特許文献１の発明においては、振動膜の面密度を外縁に近づくほど大きくする必要があるが、１枚の振動膜において複数の領域で面密度が異なるように振動体を構成するのは難しい。また、１枚の振動膜ではなく面密度が異なる複数の振動膜を用いる方法も考えられるが、この構成では振動膜毎にバイアス電圧を供給する配線が必要となる。
また、特許文献２の発明においては、電極と振動膜との距離を複数の領域で異ならせる必要があるが、電極を１枚で構成しようとすると電極の加工が難しくなる。また、１枚の電極ではなく複数の電極で構成して、各電極と振動膜との距離を異ならせる方法も考えられるが、この構成だと電極毎に信号を供給する配線が必要となってしまう。
また、一対の電極の間に振動膜を挟む構成は、静電型のマイクロフォンとしても用いることができる。振動膜の面密度や電極と振動膜の距離を上記のような構成にすれば、静電型のマイクロフォンにおいても指向特性を制御できるものの、静電型のスピーカの場合と同様に前述の問題が生じ得る。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、振動体や電極に複雑な加工を行うことなく、指向特性を改善する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために本発明は、ガスバリア性を有する袋状のカバーと、前記カバー内に位置する振動体と、前記カバー内において前記振動体を挟んで対向する一対の電極と、前記カバー内において前記振動体と前記一対の電極との間に位置し、弾性を有し音が透過する弾性部材と、を有し、前記振動体と前記カバーとの間には、各々厚さの異なる複数の空気層があり、前記カバー側からみて厚さの薄い空気層より内側に厚さの厚い空気層が位置することを特徴とする静電型電気音響変換器を提供する。
【０００７】
また、本発明は、ガスバリア性を有する袋状のカバーと、前記カバー内に位置する振動体と、前記カバー内において前記振動体と対向する電極と、前記カバー内において前記振動体と前記電極との間に位置し、弾性を有し音が透過する弾性部材と、を有し、前記振動体と前記カバーとの間には、各々厚さの異なる複数の空気層があり、前記カバー側からみて厚さの薄い空気層より内側に厚さの厚い空気層が位置することを特徴とする静電型電気音響変換器を提供する。
【０００８】
本発明においては、前記電極において前記カバーと向かい合う面には、弾性を有する第１スペーサと、弾性を有する第２スペーサが配置され、前記第１スペーサと前記第２スペーサの前記面からの高さは、前記第２スペーサより前記第１スペーサのほうが高く、前記第１スペーサは、前記カバー側から見て厚さの厚い第１空気層内に位置し、前記第２スペーサは、前記カバー側から見て前記第１空気層より薄い第２空気層内に位置する構成であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、振動体や電極に複雑な加工を行うことなく、指向特性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】放音部２の分解図。
【図４】カバー６１Ｌの平面、側面及び正面を示した図。
【図５】チューブ７０を拡大した図。
【図６】駆動回路１００の構成を示した図。
【図７】変形例に係るカバー６１Ｌの平面、側面及び正面を示した図。
【図８】変形例に係るカバー６１Ｌの平面、側面及び正面を示した図。
【図９】変形例に係る静電型スピーカ１Ａの平面図。
【図１０】変形例に係る静電型スピーカの断面図。
【図１１】静電型マイクロフォン５に係る電気的構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[実施形態]
図１は、本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１（静電型電気音響変換器）の平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、静電型スピーカ１が有する放音部２の分解図である。なお、図中の各部材の寸法は、各部材の形状や位置関係を容易に理解できるように実際の寸法とは異ならせてある。また、図においては、直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で方向を示しており、静電型スピーカ１を正面から見たときの左右方向をＸ軸の方向、奥行き方向をＹ軸の方向、高さ方向をＺ軸の方向としている。以下の説明においては、説明の便宜上、Ｚ軸の正方向側を上面側、Ｚ軸の負方向側を下面側と称する場合がある。また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは図面の裏から表に向かう矢印を意味するものとし、図中、「○」の中に「×」が記載されたものは図面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【００１２】
静電型スピーカ１は、振動体１０、電極２０Ｕ，２０Ｌ及び弾性部材３０Ｕ，３０Ｌで構成された放音部２を有している。また、静電型スピーカ１は、スペーサ４０Ａ，４０Ｂ、カバー６０及びチューブ７０を有している。なお、本実施形態においては、電極２０Ｕと電極２０Ｌの構成は同じであり、弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌの構成は同じである。このため、これらの部材において符号の末尾が「Ｕ」の部材と符号の末尾が「Ｌ」の部材とを区別する必要が特に無い場合は、「Ｌ」および「Ｕ」などの記載を省略する。
【００１３】
（静電型スピーカ１の各部の構成）
まず、静電型スピーカ１を構成する各部について説明する。上面側から見て矩形の振動体１０は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）またはＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）などの絶縁性および柔軟性を有する合成樹脂のフィルム（絶縁層）の一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（導電層）を形成したシート状の構成となっている。なお、本実施形態においては、導電膜は、フィルムの一方の面に形成されているが、フィルムの両面に形成されていてもよい。また、振動体１０は、導電性を有する金属を圧延して膜状にした構成であってもよい。
【００１４】
弾性部材３０は、本実施形態においては不織布であって電気を通さず空気および音の通過が可能となっており、その形状は上面側からから見て矩形となっている。本実施形態においては、弾性部材３０のＸ軸方向の長さは振動体１０のＸ軸方向の長さと同じであり、弾性部材３０のＹ軸方向の長さも振動体１０のＹ軸方向の長さと同じとなっている。また、弾性部材３０は、弾性を有しており、外部から力を加えられると変形し、外部から加えられた力が取り除かれると元の形状に戻る。なお、弾性部材３０は、絶縁性があり、音及び空気が透過し、弾性がある部材であればよく、中綿に熱を加えて圧縮したもの、織られた布、絶縁性を有する合成樹脂を海綿状にしたものなどであってもよい。また、弾性部材３０は、音が通過するのであれば空気が通過しない構成であってもよく、例えば、弾性があり不連続気泡のスポンジをシート状にして弾性部材３０としてもよい。
【００１５】
電極（固定極）２０は、ＰＥＴまたはＰＰなどの絶縁性を有する合成樹脂のフィルム（絶縁層）の一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（導電層）を形成した構成となっている。また電極２０は、上面側から見て矩形となっている。電極２０は、表面から裏面に貫通する孔を複数有しており、空気および音の通過が可能となっているが、図面においては、この孔の図示を省略している。電極２０の寸法は、Ｘ軸方向の長さとＹ軸方向の長さが振動体１０と同じとなっている。なお、振動体１０と同様に電極２０についても、導電性を有する金属を圧延して膜状にした構成であってもよい。また、電極２０は、導電性を備えていれば柔軟性を備えていないものでもよく、例えばパンチングメタルであってもよい。
【００１６】
カバー６０は、合成樹脂のカバー６１Ｕとカバー６１Ｌとで袋状に構成されており、内部に放音部２を収納する。カバー６１Ｕとカバー６１Ｌは、絶縁性、防湿性、及び気体の通過を防ぐガスバリア性を有している。なお、本実施形態においては、カバー６１Ｕ及びカバー６１Ｌの素材はポリエチレンであるが、素材はポリエチレンに限定されるものではなく、絶縁性、防湿性及びガスバリア性を備えていれば他の素材であってもよい。カバー６０は、上面側から見て矩形となっており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の長さが電極２０より長く、面積が電極２０より広くなっている。なお、ガスバリア性とは、気体の通過を全て遮断するという意味に限定されず、気体が通過しにくいという意味である。
図４は、カバー６１Ｌの平面、側面及び正面を示した図である。カバー６１Ｌは、シート状のシート部６１０の一方の面側（放音部２に対向する側の面）に当該面側から垂直に突出した壁６１１を有している。壁６１１は、側面側から見ると、矩形の枠型の一部を取り除いた形状となっており、シート部６１０の縁より内側に設けられている。なお、カバー６１Ｕの構成は、カバー６１Ｌと同じであるため、その構成の説明を省略する。
【００１７】
スペーサ４０Ａ，４０Ｂは、本実施形態においては、ポリウレタンのスポンジであり、その形状は角柱の形状となっている。スペーサ４０Ａ，４０Ｂは、通気性及び弾性を有している。スペーサ４０Ａとスペーサ４０Ｂを比較すると、Ｘ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法は同じであるものの、Ｚ軸方向の寸法が異なっており、スペーサ４０Ｂのほうがスペーサ４０ＡよりＺ軸方向の寸法が長くなっている。なお、スペーサ４０Ａ，４０Ｂは、弾性を有するものとして、中綿に熱を加えて圧縮したものや不織布に厚みを持たせたものなど、他の素材で形成されていてもよい。また、ゴムなど通気性を備えずに弾性を備えるものであってもよく、更には通気性と弾性の両方を備えないものであってもよい。また、スペーサ４０Ａ，４０Ｂの形状は、角柱に限定されるものではなく、円柱や多角柱の形状であってもよい。なお、本実施形態においては、スペーサ４０ＢのＺ軸方向の寸法は、壁６１１のＺ軸方向の寸法と同じである。
【００１８】
ケーブル５１Ａの一端は、カバー６０の内部に位置する電極２０Ｕの導電膜に接続されており、ケーブル５１Ｂの一端は、カバー６０の内部に位置する電極２０Ｌの導電膜に接続されている。また、ケーブル５１Ｃの一端は、カバー６０の内部に位置する振動体１０の導電膜に接続されている。また、各ケーブルの他端はコネクター１４１の端子に接続され、外部から音響信号とバイアス電圧が供給される。
【００１９】
チューブ７０は、ゴム製のチューブであり、カバー６０の内部の空間と外部の空間とを連通させる部材である。チューブ７０は、Ｙ軸方向に平行で内周面からチューブ７０の内部空間側へ交互に突出した凸部７１Ａ〜７１Ｃを有している。チューブ７０内の空間は空気が流れる通路となる。図５は、チューブ７０を図１のＸ軸の正方向の側から負方向の側に向かって見た図である。凸部７１Ａ〜凸部７１Ｃは、開閉自在なファスナーとして機能し、図２や図５（ｂ）に示したように、凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂとの間に押し込むと、凸部７１Ｃが凸部７１Ａと凸部７１Ｂに係合、密着し、チューブ７０の一端から他端側への空気の流れが遮断される。また、図５（ａ）に示したように凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離すと、チューブ７０内の空間が一端側と他端側とで繋がり、チューブ７０の一端から他端側へ空気が流れるようになる。つまり、凸部７１Ａ〜７１Ｃは、空気の通路を開閉する開閉部として機能する。
【００２０】
（静電型スピーカ１の構造）
次に静電型スピーカ１の構造について説明する。静電型スピーカ１においては、振動体１０は、弾性部材３０Ｕの下面と弾性部材３０Ｌの上面との間に配置されている。なお、振動体１０は、Ｘ軸の正方向側及び負方向側の縁とＹ軸の正方向側及びＹ軸の負方向側の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌに接着されており、接着剤が塗布された部分より内側は弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌに固着されていない状態となっている。
【００２１】
電極２０Ｕは、弾性部材３０Ｕの上面に重ねられている。また、電極２０Ｌは、弾性部材３０Ｌの下面に重ねられている。電極２０Ｕは、Ｘ軸の正方向側及び負方向側の縁とＹ軸の正方向側及び負方向側の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｕに接着されており、電極２０Ｌは、Ｘ軸の正方向側及び負方向側の縁とＹ軸の正方向側及び負方向側の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｌに接着されている。電極２０は、接着剤が塗布された部分より内側の領域は弾性部材３０に固着されていない状態となっている。また、電極２０Ｕは、導電膜のある側が弾性部材３０Ｕに接しており、電極２０Ｌは、導電膜のある側が弾性部材３０Ｌに接している。
【００２２】
電極２０Ｕの上面には、スペーサ４０Ａとスペーサ４０Ｂが接着されている。スペーサ４０Ａは、電極２０Ｕの四隅に接着されている。またスペーサ４０Ａは、電極２０Ｕの四隅の間の位置においても電極２０Ｕの縁に接するように接着されている。スペーサ４０Ｂは、電極２０Ｕの縁より内側の領域において複数行複数列で並べられて接着されている。
なお、電極２０Ｌの下面においては、スペーサ４０Ａが電極２０Ｌの四隅に接着されており、電極２０Ｌの四隅の間の位置においても、スペーサ４０Ａが電極２０Ｌの縁に接するように接着されている。また、電極２０Ｌの下面においても、スペーサ４０Ｂは、電極２０Ｌの縁より内側の領域において複数行複数列で並べられて接着されている。
【００２３】
カバー６１Ｕとカバー６１Ｌは、チューブ７０、ケーブル５１Ａ〜５１Ｃ、スペーサ４０Ａ、スペーサ４０Ｂ、及び放音部２を間に挟み、縁から一定の幅で接着剤が塗布され、互いの縁部分が接着されて袋状のカバー６０を形成している。また、壁６１１の先端にも接着剤が塗布され、カバー６１Ｕの壁６１１の先端が電極２０Ｕの上面に接着されており、カバー６１Ｌの壁６１１の先端が電極２０Ｌの下面に接着されている。また、スペーサ４０Ａ，４０Ｂにも接着剤が塗布され、電極２０Ｕに接着されているスペーサ４０Ａ，４０Ｂはカバー６１Ｕに接着され、電極２０Ｌに接着されているスペーサ４０Ａ，４０Ｂはカバー６１Ｌに接着されている。壁６１１が電極２０に接着されると、スペーサ４０Ｂは、上面側から見て壁６１１より内側の領域に位置し、スペーサ４０Ａは壁６１１より外側の領域に位置する。
【００２４】
チューブ７０の一方の端部は、袋状のカバー６０の内部に位置し、他方の端部は、袋状になったカバー６０の外側に位置するようにカバー６１Ｕとカバー６１Ｌの間に配置されている。また、チューブ７０は、カバー６１Ｕとカバー６１Ｌに隙間なく接着されており、袋状になったカバー６０内の空気がチューブ７０とカバー６１Ｕ及びカバー６１Ｌとの間から外部に漏れないようになっている。
また、ケーブル５１Ａ〜５１Ｃもカバー６１Ｕとカバー６１Ｌに隙間なく接着されており、袋状になったカバー６０内の空気が各ケーブルとカバー６１Ｕ及びカバー６１Ｌとの間から外部に漏れないようになっている。
【００２５】
静電型スピーカ１を構成する各部品は、柔軟性があるため折り曲げたり巻物のように丸めたりすることができる。静電型スピーカ１を収納するために折り曲げたり巻物のように丸めたりする場合には、図５（ａ）に示したように、凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離した状態にする。図５（ａ）に示したように凸部７１Ｃが凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離れていると、カバー６０内の空間が外部に通じた状態となる。この状態で静電型スピーカ１を折り曲げて圧縮したり、丸めて巻き込んだりして小さく変形させると、カバー６０内の空気が押し出されてチューブ７０内を通って外部へ排出されるため、カバー６０内の空気の圧力によりカバー６０が破裂するということがない。なお、折り曲げたり丸めたりする場合には、カバー６０内の空気をポンプで吸引してカバー６０内の空気を直接排出するといった機械を用いた構成としてもよい。この場合も、弾性を備える弾性部材３０やスペーサ４０Ａ，４０Ｂが圧縮されて薄くなる。
【００２６】
カバー６０内の空気を排出し終えた後で図５（ｂ）に示したように凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂの間に押し込むと、チューブ７０の外から内部への空気の流れが遮断され、カバー６０は密閉された状態となる。カバー６０を構成するカバー６１Ｕとカバー６１Ｌは防湿性を備えているため、カバー６０が密閉されると、外部の湿気がカバー６０内へ侵入することがなく、保管している時に電極２０や振動体１０の導電膜の劣化を抑えることができる。
【００２７】
一方、静電型スピーカ１を使用する場合、図５（ａ）に示したように凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離し、折り曲げられたり丸められたりしていた静電型スピーカ１を広げる。凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離すと、外部の空気がチューブ７０の内部を通ってカバー６０内に入る。チューブ７０内の空間は、電極２０Ｕの上面側（放音部２の表面側）とカバー６１Ｕとの間、及び電極２０Ｌの下面側（放音部２の裏面側）とカバー６１Ｌとの間に繋がっているため、カバー６０内に入った空気は、放音部２の表面側とカバー６１Ｕとの間、及び放音部２の裏面側とカバー６１Ｌとの間に流れ、圧縮されていたスペーサ４０Ａ，４０Ｂと弾性部材３０が弾性の復元力により膨張する。スペーサ４０Ａ，４０Ｂが膨張すると、スペーサ４０Ａ，４０Ｂは図２に示したように角柱の形状となり、電極２０とカバー６０との間に所定の厚さの空間（隙間）ができ、カバー６０内においては放音に必要な空気の層が確保される。
なお、図２に示したようにカバー６１Ｕ及びカバー６１Ｌの壁６１１の高さとスペーサ４０Ｂの高さはスペーサ４０Ａの高さより高いため、振動体１０とカバー６１Ｕとの間にできる空気層の厚さは、上面側（カバー６１Ｕ側）から見て壁６１１より内側の領域にある空気層（第１空気層）のほうが壁６１１の外側の領域にある空気層（第２空気層）より厚くなり、振動体１０とカバー６１Ｌとの間にできる空気層の厚さも、上面側（カバー６１Ｌ側）から見て壁６１１より内側の領域にある空気層（第１空気層）のほうが壁６１１の外側の領域にある空気層（第２空気層）より厚くなる。
【００２８】
スペーサ４０Ａ，４０Ｂと弾性部材３０が膨張して空気がカバー６０内に入った後で図５（ｂ）に示したように凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂの間に押し込むと、チューブ７０の外から内部への空気の流れが遮断され、カバー６０内は密閉された状態となる。ここでも、カバー６０の内部が密閉されるため、外部の湿気が内部に侵入することがなく、電極２０や振動体１０の導電膜の劣化を抑えることができる。
【００２９】
（静電型スピーカ１の電気的構成）
次に、静電型スピーカ１に係る電気的構成について説明する。図６に示したように、静電型スピーカ１を駆動する駆動回路１００は、増幅部１３０、変圧器１１０、バイアス電源１２０、抵抗器Ｒ１及び雄型のコネクター１４０を備えている。
【００３０】
増幅部１３０は、入力される音響信号を増幅して出力する増幅手段である。増幅部１３０は、変圧器１１０の一次側コイルの端子に接続されている。増幅部１３０で増幅された交流の音響信号は、変圧器１１０の一次側コイルへ供給される。
【００３１】
変圧器１１０の二次側コイルのセンタータップは、駆動回路１００の基準電位であるグラウンドＧＮＤに接続されている。変圧器１１０の二次側コイルの一方の端子は、雌型のコネクター１４０の１番端子に接続され、変圧器１１０の二次側コイルの他方の端子は、雌型のコネクター１４０の３番端子に接続されている。
バイアス電源１２０は、振動体１０に対して直流でプラスのバイアス電圧を印加するための電源であり、保護抵抗として機能する抵抗器Ｒ１を介して雌型のコネクター１４０の２番端子に接続されている。バイアス電源１２０のプラス側は抵抗器Ｒ１に接続され、バイアス電源１２０のマイナス側はグラウンドＧＮＤに接続されている。
【００３２】
雌型のコネクター１４１の１番端子はケーブル５１Ａで電極２０Ｕに接続され、コネクター１４１の３番端子はケーブル５１Ｂで電極２０Ｌに接続されている。また、コネクター１４１の２番端子はケーブル５１Ｃで振動体１０に接続されている。なお、コネクター１４０及びコネクター１４１においては、各端子間は絶縁されている。
【００３３】
駆動回路１００で静電型スピーカ１を駆動する際には、静電型スピーカ１を広げてカバー６０内に空気を入れた後、雌型のコネクター１４１を雄型のコネクター１４０に嵌める。コネクター１４０にコネクター１４１が嵌められると、同じ番号の端子同士が接続され、バイアス電源１２０が抵抗器Ｒ１を介して振動体１０に接続され、直流でプラスのバイアス電圧が振動体１０に印加される。また、コネクター１４０とコネクター１４１が接続されると、変圧器１１０の二次側コイルの端子が電極２０Ｕと電極２０Ｌに接続される。変圧器１１０のセンタータップはグラウンドＧＮＤに接続されているため、増幅部１３０に入力された音響信号の振幅が０Ｖの状態では、電極２０Ｕと電極２０Ｌの電圧は０Ｖとなる。
【００３４】
次に、音響信号の振幅が０Ｖから変化した場合について説明する。増幅部１３０に交流の音響信号が入力されると、入力された音響信号が増幅されて変圧器１１０の一次側に供給される。変圧器１１０で昇圧されて電極２０Ｌに供給される音響信号は、変圧器１１０で昇圧されて電極２０Ｕに供給される音響信号とは振幅が同じで信号の極性が逆となる。
【００３５】
増幅部１３０にプラスの音響信号が供給されたことにより、電極２０Ｕにプラスの電圧が印加され、電極２０Ｌにマイナスの電圧が印加された場合には、振動体１０と電極２０Ｕとの間の静電引力が弱まる一方、振動体１０と電極２０Ｌとの間の静電引力が強くなる。すると振動体１０は、電極２０Ｕ側に作用する静電引力と電極２０Ｌ側に作用する静電引力との差に応じて電極２０Ｌ側（Ｚ軸の負方向）へ変位する。
【００３６】
また、増幅部１３０にマイナスの音響信号が供給されたことにより、電極２０Ｕにマイナスの電圧が印加され、電極２０Ｌにプラスの電圧が印加された場合には、振動体１０と電極２０Ｌとの間の静電引力が弱まる一方、振動体１０と電極２０Ｕとの間の静電引力が強くなる。すると振動体１０は、電極２０Ｕ側に作用する静電引力と電極２０Ｌ側に作用する静電引力との差に応じて電極２０Ｕ側（Ｚ軸の正方向）へ変位する。
【００３７】
このように振動体１０は、音響信号に応じて図中のＺ軸の正の方向とＺ軸の負の方向に変位し、その変位方向が逐次変わることによって振動となり、その振動状態（振動数、振幅、位相）に応じた音波が振動体１０から発生する。
【００３８】
本実施形態においては、使用する際にはスペーサ４０Ａ，４０Ｂと弾性部材３０が膨張し、音を放音するのに必要な量の空気がカバー６０内に入るため、振動体１０の振動によりカバー６０内の空気を振動させ、音を放音することができる。また、本実施形態においては、チューブ７０を閉じてカバー６０を密閉するため、湿気による振動体１０や電極２０の導電膜の劣化を抑えることができる。また、使用しない時には、カバー６０内の空気を排出して折り畳んだり丸めたりすることができるため、小さくして保管することができる。
【００３９】
また、カバー６０内においては、振動体１０を上面側（振動体の法線方向）から見て壁６１１より外側の領域は、壁６１１より内側の領域より空気層の厚さが薄い。このため、壁６１１より外側の領域では、振動する空気の量が壁６１１より内側の領域より少なく、壁６１１より外側の領域から発生する音の音圧は、壁６１１より内側の領域から発生する音の音圧より小さくなる。このように、静電型スピーカ１においては、放音部２の縁側の領域（Ｘ軸の正負方向及びＹ軸の正負方向の外縁を含む領域）で発生する音の音圧が壁６１１より内側の領域で発生する音の音圧より相対的に小さくなるため、放音部２から放音される音はサイドローブが小さくなり、放音される音の指向性は、従来の静電型スピーカより改善されている。
なお、空気層の厚さは、特定の閾値を越えると厚さが違っていても音圧には差がなく、閾値以下であると、厚さが薄くなるにつれて音圧が下がる。よって、壁６１１より内側の領域にある空気層は、閾値を越える厚さとし、壁６１１より外側（縁側）の領域にある空気層は、閾値以下の厚さとする。また、壁６１１より内側の領域にある第１空気層の厚さを閾値以下の厚さとし、壁６１１より外側（縁側）の領域にある第２空気層の厚さと第１空気層の厚さの関係を、第１空気層の厚さ＞第２空気層の厚さという関係にしてもよい。
【００４０】
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態および以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。
【００４１】
（変形例１）
放音部２においてＸ軸の正方向側の縁から壁６１１までの距離と、放音部２においてＸ軸の負方向側の縁から壁６１１までの距離は同じであってもよく、異なっていてもよい。また、放音部２においてＹ軸の正方向側の縁から壁６１１までの距離と、放音部２においてＹ軸の負方向側の縁から壁６１１までの距離は同じであってもよく、異なっていてもよい。要するに、各距離は完全に一致する構成に限定されず、サイドローブが抑えられるのであれば、寸法のばらつきや組み立て時の精度などによって各距離が異なっていてもよい。また、上述した実施形態では複数の部品で寸法が同じと説明している場合があるが、「同じ」とは完全一致に限定限定されるものではなく、製造時の寸法のばらつきは「同じ」の範囲となる。また、上面側から見て放音部２の縁を含む領域の空気層の厚さが壁６１１より内側の空気層の厚さより薄くなるのであれば、壁６１１から放音部２の縁までの距離は任意に設定してよい。
【００４２】
（変形例２）
上述した実施形態においては、カバー６１Ｕとカバー６１Ｌは、各々一つの壁６１１を有しているが、各カバーが有する壁６１１の数は一つに限定されるものではない。例えば、図７に示したように、カバー６１Ｌに第１の高さの壁６１１Ａと第２の高さの壁６１１Ｂを設けてもよい。なお、この変形例においては、カバー６１Ｕの構成は、カバー６１Ｌと同じく第１の高さの壁６１１Ａと第２の高さの壁６１１Ｂを備える。カバー６１Ｕ，６１Ｌが異なる高さの壁を設ける場合、上面側から見て縁に近い側に高さの低い壁を設け、中央側に高さの高い壁を設ける。
【００４３】
図７に示したカバー６１Ｌにおいては、上面側から見て外側にある壁６１１Ｂの高さが壁６１１Ｂより内側にある壁６１１Ａの高さより低くなっている。このため、カバー６１Ｌの壁６１１Ａ，６１１Ｂの上面側が電極２０Ｌに接着されると、電極２０Ｌとカバー６１Ｌとの間の空気層の厚さは、壁６１１Ａより内側の領域が最も厚く、次に壁６１１Ｂと壁６１１Ａの間の領域が厚く、壁６１１Ｂより外側の領域は最も薄くなる。また、カバー６１Ｕについては、壁がある側を電極２０Ｕに対向させ、壁６１１Ａ，６１１Ｂの下面側が電極２０Ｕに接着されると、電極２０Ｕとカバー６１Ｕとの間の空気層の厚さは、壁６１１Ａより内側の領域が最も厚く、次に壁６１１Ｂと壁６１１Ａの間の領域が厚く、壁６１１Ｂより外側の領域は最も薄くなる。
【００４４】
この構成によれば、静電型スピーカ１から放音される音の音圧の大小関係は、壁６１１Ａより内側の領域の音圧＞壁６１１Ｂと壁６１１Ａとの間の領域の音圧＞壁６１１Ｂより外側の領域の音圧、となり、放音部２の縁に近い領域ほど発生する音の音圧が小さくなる。このため、放音部２においてはサイドローブが小さくなり、静電型スピーカ１から発生する音の指向性は、従来の静電型スピーカより改善されている。
なお、本変形例においては、カバー６１Ｕと放音部２の間、及びカバー６１Ｌと放音部２との間にスペーサを配置しないようにしてもよい。スペーサを配置しない場合、チューブ７０から空気入れを用いて空気を強制的にカバー６０内へ送りこむ。壁６１１Ａと壁６１１Ｂは高さが違うため、スペーサを設けなくても、壁６１１Ａと壁６１１Ｂとの間の領域にできる空気層の厚さは、壁６１１Ａより内側にできる空気層の厚さより薄くなる。つまり、放音部２の縁側の領域にある空気層の厚さが薄くなるため、放音部２から放音される音はサイドローブが小さくなり、静電型スピーカ１から発生する音の指向性は、従来の静電型スピーカより改善される。
【００４５】
（変形例３）
上述した実施形態においては、各部材は上面側から見て矩形となっていたが、各部材について上面側から見た形状は矩形に限定されるものではない。静電型スピーカ１を構成する各部材の形状は、楕円形、円形又は矩形以外の多角形であってもよい。
【００４６】
（変形例４）
上述した実施形態においては、壁６１１は、シート部６１０の法線方向から見て矩形の枠型になっているが、図８に示した壁６１１Ｃのように、円環の一部を切り取った形状であってもよい。この構成においては、上面側から見て放音部２の縁より内側に壁６１１Ｃが位置するようにし、壁６１１Ｃより内側の領域にスペーサ４０Ｂを配置し、壁６１１Ｃより外側にスペーサ４０Ａを配置する。この構成によれば、カバー６０内において壁６１１Ｃより外側の領域の空気層の厚さは、壁６１１Ｃより内側の領域の空気層の厚さより薄くなる。このため、壁６１１Ｃより外側の領域で発生する音の音圧は、壁６１１Ｃより内側の領域で発生する音の音圧より小さくなり、放音部２から放音される音はサイドローブが小さく、静電型スピーカ１から発生する音の指向性は、従来の静電型スピーカより改善されている。
【００４７】
（変形例５）
上述した実施形態においては、振動体１０と電極２０の寸法は、Ｘ軸方向とＹ軸方向で同じとなっているが、振動体１０のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法は、電極２０より短くてもよい。なお、この場合、上面側から見て振動体１０の縁から内側へ一定幅の領域が壁６１１の外側に位置するように壁６１１の位置を設定する。
【００４８】
（変形例６）
上述した実施形態においては、カバー６０内と外部との間で空気を移動させる構成は、上述した実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、チューブ７０を設けない替わりにカバー６０の上面側と下面側に空気弁を設け、これらの弁によりカバー６０内と外部との間の空気の移動を調整してもよい。
また、上述した実施形態においては、壁６１１は、上面側から見ると矩形の枠型の一部を切り取った形状となっているが、前述のように空気弁を設ける構成の場合、壁６１１を矩形の枠型の形状とし、壁６１１の内側と外側とで空気が移動しないようにしてもよい。この場合、壁６１１より外側の領域と壁６１１より内側の領域の両方に空気弁を設ける。この構成でも、壁６１１より内側と外側とで空気層の厚さを異ならせることができ、サイドローブを小さくすることができる。なお、この構成においては、空気弁と空気入れによって壁６１１より内側に入れる空気の量と壁６１１より外側に入れる空気の量を調整し、壁６１１より内側において放音部２とカバー６０との間にできる空気層の厚さと、壁６１１より外側において放音部２とカバー６０との間にできる空気層の厚さを調整できるため、スペーサ４０Ａ，４０Ｂを設けないようにしてもよい。
【００４９】
（変形例７）
上述した実施形態においては、カバー６０内には空気が入れられてカバー６０と放音部２との間に空気層ができるが、カバー６０内に入れられるのは空気に限定されず気体であればよい。よって、前述の空気層は、空気の層に限定されるものではなく、空気以外の気体の層という概念も含む。
【００５０】
（変形例８）
上述した実施形態の静電型スピーカは、プッシュプル型の静電型スピーカであるが、シングル型の静電型スピーカであってもよい。シングル型の場合、放音部２は、電極２０Ｌを備えておらず、シート６１Ｌの壁６１１が弾性部材３０Ｌに接着され、弾性部材３０Ｌとシート６１Ｌとの間にスペーサ４０Ａ，４０Ｂが配置される構成となる。この構成によれば、放音部２の下面側にある弾性部材３０Ｌとスペーサ４０Ａ，４０Ｂにより、放音部２の下面側にも空間が確保されるため、振動体１０が振動して音を放音することができる。
【００５１】
（変形例９）
上述した実施形態では、シート６１Ｕ，６１Ｌは、壁６１１を備えているが、これらの壁を備えない構成としてもよい。スペーサ４０Ａとスペーサ４０Ｂは高さが異なるため、上面側から見スペーサ４０Ｂがある領域よりスペーサ４０Ａ側（放音部２の縁側）のほうが空気層の厚さが薄くなり、放音部２から放音される音はサイドローブが小さくなる。
なお、シート６１Ｕ，６１Ｌに壁を設けない構成にあっては、スペーサの形状は、図１に示したものに限定されるものではない。例えば、図９の（ａ）に示した静電型スピーカ１Ａのように、スペーサの形状を上面側から見て枠型としたスペーサ４１Ａ，４１Ｂを設けてもよい。このスペーサ４１Ａ，４１Ｂはスペーサ４１Ｂのほうがスペーサ４１ＡよりＺ軸方向の高さが高くなっており、通気性またはスペーサを貫通して空気が移動可能な孔を備える。この場合、上面側から見てスペーサ４１Ｂより外側の領域は、スペーサ４１Ｂより内側の領域と比較して空気層の厚さが薄くなり、サイドローブが小さくなる。
また、シート６１Ｕ，６１Ｌに壁を設けない構成にあっては、スペーサの形状を、図９の（ｂ）に示したスペーサ４２Ａ，４２Ｂのように、Ｙ軸方向が長手方向となる柱体の形状としてもよい。この構成にあっては、スペーサ４１Ｂのほうがスペーサ４１ＡよりＺ軸方向の高さが高くなっており、各スペーサは、通気性またはスペーサを貫通して空気が移動可能な孔を備える。この構成の場合、上面側から見て放音部２のＸ軸正方向側の縁から図面において右側に記載されたスペーサ４２Ｂまでの間と、放音部２のＸ軸負方向側の縁から図面において左側に記載されたスペーサ４２Ｂまでの間は、２つのスペーサ４２Ｂの間の領域より空気層の厚さが薄く、サイドローブが小さくなる。
【００５２】
（変形例１０）
上述した実施形態においては、スペーサと壁とによりカバー６０と放音部２との間に空間を確保しているが、スペーサと壁を設けない構成であってもよい。例えば、カバー６０を弾性を有する素材で形成する。なお、このカバーは、図１０に示したように、放音部２をカバー内に配置し、凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離し（即ち、カバー内部とカバー外部が連通した状態）、カバーに外力を加えない状態において、カバー内面と放音部２との間に空気層ができる形状に形成される。
この構成によれば、凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離すと、カバー内の空気を排出することができ、折り曲げてもカバー内の空気の圧力によりカバーが破裂するということがない。また、カバーを外部から押さえて内部の空気を強制的に排出すると、カバーが変形し、Ｚ軸方向の厚さを薄くすることができる。また、カバー内の空気を抜いて薄くなった状態から凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離すと、空気がカバー内に入ると共に、カバー自身の弾性によりカバーが膨らむ方向へ変形し、図１０に示したように放音部２とカバーとの間に空間を確保することができる。なお、カバー内においては、図に示したｂの領域の空気層の厚さはａの領域の空気層より薄くなるため、サイドローブが小さくなる。
【００５３】
（変形例１１）
上述した実施形態においては、外側にある空気層の厚さを一定とせず、内側から外側に向かうにつれて空気層の厚さが次第に薄くなるように構成してもよい。
【００５４】
（変形例１２）
上述した実施形態においては、壁６１１は、矩形の一部を取り除いた形状となっているが、矩形の形状としてもよい。この構成においては、チューブ７０を、壁６１１の内側の空間に通じるチューブと、壁６１１の外側の空間に通じるチューブとに分けてもよい。この構成によれば、壁６１１より内側の空気層の厚さと壁６１１より外側の空気層の厚さを独立して調整できる。なお、カバー６１が壁６１１を備える構成にあっては、放音される音の音圧が低くなる部分を視覚的に知ることができる。
【００５５】
（変形例１３）
上述した実施形態においては、電極、振動体及び弾性部材を積層した構成を、音響信号を音に変換する静電型のスピーカとしているが、この構成は、音を音響信号に変換する静電型のマイクロフォン（静電型電気音響変換器）とすることも可能である。
図１１は、本変形例に係る静電型マイクロフォン５と、静電型マイクロフォン５で収音された音を表す音響信号を生成する音響信号生成回路２００の構成を示した図である。本変形例においては、静電型マイクロフォン５は、前述の静電型スピーカ１と同じ部材を備えているため、静電型マイクロフォン５を構成する部材には、静電型スピーカ１の各部材と同じ符号を付し、その説明を省略する。また、音響信号生成回路２００の構成は、信号が流れる方向が駆動回路１００と異なる以外は、駆動回路１００と同じであるため、音響信号生成回路２００が備える部品には駆動回路１００が備える部品と同じ符号を付し、各部品の説明を省略する。なお、変圧器１１０の変圧比や各抵抗器の抵抗値は適宜調整される。
【００５６】
静電型マイクロフォン５においては、導体である電極２０と導体である振動体１０は距離をおいて向かいあって配置されており、電極２０と振動体１０は平行平板の導体によって構成されたコンデンサとして機能している。振動体１０にはバイアス電圧が印加されているため、静電型マイクロフォン５に音が到達していない状態においては、このコンデンサに一定の電荷が溜まった状態となる。
静電型マイクロフォン５に音が到達した場合、到達した音によって振動体１０が振動する。振動体１０が振動すると、振動体１０と電極２０Ｕ，２０Ｌとの間の距離が変わるため、振動体１０と電極２０との間の静電容量に変化が生じる。
【００５７】
例えば、振動体１０が電極２０Ｕ側に変位すると、電極２０Ｕと振動体１０との間の距離が短くなり、電極２０Ｕと振動体１０との間の静電容量が大きくなる。また、電極２０Ｌと振動体１０との間の距離が長くなり、電極２０Ｌと振動体１０との間の静電容量が小さくなる。このように静電容量が変化すると、電極２０Ｕと振動体１０との電位差が小さくなるように電極２０Ｕの電位が変化し、電極２０Ｌと振動体１０との電位差が大きくなるように電極２０Ｌの電位が変化する。ここで、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間で電位差が生じるため、変圧器１１０の二次側コイルには電流が流れる。
【００５８】
また、振動体１０が電極２０Ｌ側に変位すると、電極２０Ｌと振動体１０との間の距離が短くなり、電極２０Ｌと振動体１０との間の静電容量が大きくなる。また、電極２０Ｕと振動体１０との間の距離が長くなり、電極２０Ｕと振動体１０との間の静電容量が小さくなる。すると、電極２０Ｌと振動体１０との電位差が小さくなるように電極２０Ｌの電位が変化し、電極２０Ｕと振動体１０との電位差が大きくなるように電極２０Ｕの電位が変化する。ここで、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間で電位差が生じ、変圧器１１０の二次側コイルには、振動体１０が電極２０Ｕの方向に変位したときとは逆の方向に電流が流れる。
【００５９】
変圧器１１０の二次側コイルに電流が流れると、この電流に対応して変圧器１１０の一次側コイルにも電流が流れる。一次側コイルに流れた信号は、増幅部１３０で増幅され、増幅された信号が静電型マイクロフォン５で収音された音を表す音響信号として増幅部１３０から出力される。つまり、静電型スピーカ１において放音部２となっていた部分は、音を収音する収音部として機能する。
【００６０】
なお、本変形例においては、変圧器１１０のインピーダンスが低い場合には、静電型マイクロフォン５の負荷容量の影響により、低い周波数における周波数特性が低下する場合がある。この場合、変圧器１１０に替えてインピーダンスの高いアンプを電極２０Ｕ，２０Ｌに接続し、周波数特性の低下を抑えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ａ，１Ｂ…静電型スピーカ、２…放音部、５…静電型マイクロフォン、１０…振動体、２０，２０Ｕ，２０Ｌ…電極、３０，３０Ｕ，３０Ｌ…弾性部材、４０Ａ，４０Ｂ…スペーサ、５１Ａ〜５１Ｃ…ケーブル、６０…カバー、６１Ｕ，６１Ｌ…カバー、７０…チューブ、７１Ａ〜７１Ｃ…凸部、１００…駆動回路、１１０…変圧器、１２０…バイアス電源、１３０…増幅回路、１４０，１４１…コネクター、２００…音響信号生成回路、６１０…シート部、６１１，６１１Ａ，６１１Ｂ，６１１Ｃ…壁、Ｒ１…抵抗器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電型電気音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電型スピーカの指向特性を制御する発明として、例えば特許文献１や特許文献２に開示された発明がある。特許文献１に開示された発明は、２枚の平板電極の間に振動膜を備えた構成となっており、この振動膜は、振動膜の外縁に近づくほど面密度が増大するように構成されている。この構成によれば、振動膜において面密度が大きい領域では振幅が小さくなって発生する音の音圧が低下するため、サイドローブが抑制される。また、特許文献２に開示された発明も、２枚の電極の間に振動膜を備えた構成となっている。特許文献２の発明においては、振動膜と電極との間の間隔が異なる領域が複数設けられている。静電型スピーカにおいては、振動膜に働く静電力は振動膜と電極との間の距離の２乗に反比例するため、間隔が異なると振動膜から発生する音の音圧も異なることとなる。このため、静電型スピーカにおいて外縁に近い領域で振動膜と電極との間の距離を大きくすれば、外縁に近い領域の音圧が低下するため、サイドローブが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４３６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７４３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、特許文献１の発明においては、振動膜の面密度を外縁に近づくほど大きくする必要があるが、１枚の振動膜において複数の領域で面密度が異なるように振動体を構成するのは難しい。また、１枚の振動膜ではなく面密度が異なる複数の振動膜を用いる方法も考えられるが、この構成では振動膜毎にバイアス電圧を供給する配線が必要となる。
また、特許文献２の発明においては、電極と振動膜との距離を複数の領域で異ならせる必要があるが、電極を１枚で構成しようとすると電極の加工が難しくなる。また、１枚の電極ではなく複数の電極で構成して、各電極と振動膜との距離を異ならせる方法も考えられるが、この構成だと電極毎に信号を供給する配線が必要となってしまう。
また、一対の電極の間に振動膜を挟む構成は、静電型のマイクロフォンとしても用いることができる。振動膜の面密度や電極と振動膜の距離を上記のような構成にすれば、静電型のマイクロフォンにおいても指向特性を制御できるものの、静電型のスピーカの場合と同様に前述の問題が生じ得る。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、振動体や電極に複雑な加工を行うことなく、指向特性を改善する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために本発明は、ガスバリア性を有する袋状のカバーと、前記カバー内に位置する振動体と、前記カバー内において前記振動体を挟んで対向する一対の電極と、前記カバー内において前記振動体と前記一対の電極との間に位置し、弾性を有し音が透過する弾性部材と、を有し、前記振動体と前記カバーとの間には、各々厚さの異なる複数の空気層があり、前記カバー側からみて厚さの薄い空気層より内側に厚さの厚い空気層が位置することを特徴とする静電型電気音響変換器を提供する。
【０００７】
また、本発明は、ガスバリア性を有する袋状のカバーと、前記カバー内に位置する振動体と、前記カバー内において前記振動体と対向する電極と、前記カバー内において前記振動体と前記電極との間に位置し、弾性を有し音が透過する弾性部材と、を有し、前記振動体と前記カバーとの間には、各々厚さの異なる複数の空気層があり、前記カバー側からみて厚さの薄い空気層より内側に厚さの厚い空気層が位置することを特徴とする静電型電気音響変換器を提供する。
【０００８】
本発明においては、前記電極において前記カバーと向かい合う面には、弾性を有する第１スペーサと、弾性を有する第２スペーサが配置され、前記第１スペーサと前記第２スペーサの前記面からの高さは、前記第２スペーサより前記第１スペーサのほうが高く、前記第１スペーサは、前記カバー側から見て厚さの厚い第１空気層内に位置し、前記第２スペーサは、前記カバー側から見て前記第１空気層より薄い第２空気層内に位置する構成であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、振動体や電極に複雑な加工を行うことなく、指向特性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】放音部２の分解図。
【図４】カバー６１Ｌの平面、側面及び正面を示した図。
【図５】チューブ７０を拡大した図。
【図６】駆動回路１００の構成を示した図。
【図７】変形例に係るカバー６１Ｌの平面、側面及び正面を示した図。
【図８】変形例に係るカバー６１Ｌの平面、側面及び正面を示した図。
【図９】変形例に係る静電型スピーカ１Ａの平面図。
【図１０】変形例に係る静電型スピーカの断面図。
【図１１】静電型マイクロフォン５に係る電気的構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[実施形態]
図１は、本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１（静電型電気音響変換器）の平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、静電型スピーカ１が有する放音部２の分解図である。なお、図中の各部材の寸法は、各部材の形状や位置関係を容易に理解できるように実際の寸法とは異ならせてある。また、図においては、直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で方向を示しており、静電型スピーカ１を正面から見たときの左右方向をＸ軸の方向、奥行き方向をＹ軸の方向、高さ方向をＺ軸の方向としている。以下の説明においては、説明の便宜上、Ｚ軸の正方向側を上面側、Ｚ軸の負方向側を下面側と称する場合がある。また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは図面の裏から表に向かう矢印を意味するものとし、図中、「○」の中に「×」が記載されたものは図面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【００１２】
静電型スピーカ１は、振動体１０、電極２０Ｕ，２０Ｌ及び弾性部材３０Ｕ，３０Ｌで構成された放音部２を有している。また、静電型スピーカ１は、スペーサ４０Ａ，４０Ｂ、カバー６０及びチューブ７０を有している。なお、本実施形態においては、電極２０Ｕと電極２０Ｌの構成は同じであり、弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌの構成は同じである。このため、これらの部材において符号の末尾が「Ｕ」の部材と符号の末尾が「Ｌ」の部材とを区別する必要が特に無い場合は、「Ｌ」および「Ｕ」などの記載を省略する。
【００１３】
（静電型スピーカ１の各部の構成）
まず、静電型スピーカ１を構成する各部について説明する。上面側から見て矩形の振動体１０は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）またはＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）などの絶縁性および柔軟性を有する合成樹脂のフィルム（絶縁層）の一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（導電層）を形成したシート状の構成となっている。なお、本実施形態においては、導電膜は、フィルムの一方の面に形成されているが、フィルムの両面に形成されていてもよい。また、振動体１０は、導電性を有する金属を圧延して膜状にした構成であってもよい。
【００１４】
弾性部材３０は、本実施形態においては不織布であって電気を通さず空気および音の通過が可能となっており、その形状は上面側からから見て矩形となっている。本実施形態においては、弾性部材３０のＸ軸方向の長さは振動体１０のＸ軸方向の長さと同じであり、弾性部材３０のＹ軸方向の長さも振動体１０のＹ軸方向の長さと同じとなっている。また、弾性部材３０は、弾性を有しており、外部から力を加えられると変形し、外部から加えられた力が取り除かれると元の形状に戻る。なお、弾性部材３０は、絶縁性があり、音及び空気が透過し、弾性がある部材であればよく、中綿に熱を加えて圧縮したもの、織られた布、絶縁性を有する合成樹脂を海綿状にしたものなどであってもよい。また、弾性部材３０は、音が通過するのであれば空気が通過しない構成であってもよく、例えば、弾性があり不連続気泡のスポンジをシート状にして弾性部材３０としてもよい。
【００１５】
電極（固定極）２０は、ＰＥＴまたはＰＰなどの絶縁性を有する合成樹脂のフィルム（絶縁層）の一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（導電層）を形成した構成となっている。また電極２０は、上面側から見て矩形となっている。電極２０は、表面から裏面に貫通する孔を複数有しており、空気および音の通過が可能となっているが、図面においては、この孔の図示を省略している。電極２０の寸法は、Ｘ軸方向の長さとＹ軸方向の長さが振動体１０と同じとなっている。なお、振動体１０と同様に電極２０についても、導電性を有する金属を圧延して膜状にした構成であってもよい。また、電極２０は、導電性を備えていれば柔軟性を備えていないものでもよく、例えばパンチングメタルであってもよい。
【００１６】
カバー６０は、合成樹脂のカバー６１Ｕとカバー６１Ｌとで袋状に構成されており、内部に放音部２を収納する。カバー６１Ｕとカバー６１Ｌは、絶縁性、防湿性、及び気体の通過を防ぐガスバリア性を有している。なお、本実施形態においては、カバー６１Ｕ及びカバー６１Ｌの素材はポリエチレンであるが、素材はポリエチレンに限定されるものではなく、絶縁性、防湿性及びガスバリア性を備えていれば他の素材であってもよい。カバー６０は、上面側から見て矩形となっており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の長さが電極２０より長く、面積が電極２０より広くなっている。なお、ガスバリア性とは、気体の通過を全て遮断するという意味に限定されず、気体が通過しにくいという意味である。
図４は、カバー６１Ｌの平面、側面及び正面を示した図である。カバー６１Ｌは、シート状のシート部６１０の一方の面側（放音部２に対向する側の面）に当該面側から垂直に突出した壁６１１を有している。壁６１１は、側面側から見ると、矩形の枠型の一部を取り除いた形状となっており、シート部６１０の縁より内側に設けられている。なお、カバー６１Ｕの構成は、カバー６１Ｌと同じであるため、その構成の説明を省略する。
【００１７】
スペーサ４０Ａ，４０Ｂは、本実施形態においては、ポリウレタンのスポンジであり、その形状は角柱の形状となっている。スペーサ４０Ａ，４０Ｂは、通気性及び弾性を有している。スペーサ４０Ａとスペーサ４０Ｂを比較すると、Ｘ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法は同じであるものの、Ｚ軸方向の寸法が異なっており、スペーサ４０Ｂのほうがスペーサ４０ＡよりＺ軸方向の寸法が長くなっている。なお、スペーサ４０Ａ，４０Ｂは、弾性を有するものとして、中綿に熱を加えて圧縮したものや不織布に厚みを持たせたものなど、他の素材で形成されていてもよい。また、ゴムなど通気性を備えずに弾性を備えるものであってもよく、更には通気性と弾性の両方を備えないものであってもよい。また、スペーサ４０Ａ，４０Ｂの形状は、角柱に限定されるものではなく、円柱や多角柱の形状であってもよい。なお、本実施形態においては、スペーサ４０ＢのＺ軸方向の寸法は、壁６１１のＺ軸方向の寸法と同じである。
【００１８】
ケーブル５１Ａの一端は、カバー６０の内部に位置する電極２０Ｕの導電膜に接続されており、ケーブル５１Ｂの一端は、カバー６０の内部に位置する電極２０Ｌの導電膜に接続されている。また、ケーブル５１Ｃの一端は、カバー６０の内部に位置する振動体１０の導電膜に接続されている。また、各ケーブルの他端はコネクター１４１の端子に接続され、外部から音響信号とバイアス電圧が供給される。
【００１９】
チューブ７０は、ゴム製のチューブであり、カバー６０の内部の空間と外部の空間とを連通させる部材である。チューブ７０は、Ｙ軸方向に平行で内周面からチューブ７０の内部空間側へ交互に突出した凸部７１Ａ〜７１Ｃを有している。チューブ７０内の空間は空気が流れる通路となる。図５は、チューブ７０を図１のＸ軸の正方向の側から負方向の側に向かって見た図である。凸部７１Ａ〜凸部７１Ｃは、開閉自在なファスナーとして機能し、図２や図５（ｂ）に示したように、凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂとの間に押し込むと、凸部７１Ｃが凸部７１Ａと凸部７１Ｂに係合、密着し、チューブ７０の一端から他端側への空気の流れが遮断される。また、図５（ａ）に示したように凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離すと、チューブ７０内の空間が一端側と他端側とで繋がり、チューブ７０の一端から他端側へ空気が流れるようになる。つまり、凸部７１Ａ〜７１Ｃは、空気の通路を開閉する開閉部として機能する。
【００２０】
（静電型スピーカ１の構造）
次に静電型スピーカ１の構造について説明する。静電型スピーカ１においては、振動体１０は、弾性部材３０Ｕの下面と弾性部材３０Ｌの上面との間に配置されている。なお、振動体１０は、Ｘ軸の正方向側及び負方向側の縁とＹ軸の正方向側及びＹ軸の負方向側の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌに接着されており、接着剤が塗布された部分より内側は弾性部材３０Ｕと弾性部材３０Ｌに固着されていない状態となっている。
【００２１】
電極２０Ｕは、弾性部材３０Ｕの上面に重ねられている。また、電極２０Ｌは、弾性部材３０Ｌの下面に重ねられている。電極２０Ｕは、Ｘ軸の正方向側及び負方向側の縁とＹ軸の正方向側及び負方向側の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｕに接着されており、電極２０Ｌは、Ｘ軸の正方向側及び負方向側の縁とＹ軸の正方向側及び負方向側の縁から内側へ数ｍｍの幅で接着剤が塗布されて弾性部材３０Ｌに接着されている。電極２０は、接着剤が塗布された部分より内側の領域は弾性部材３０に固着されていない状態となっている。また、電極２０Ｕは、導電膜のある側が弾性部材３０Ｕに接しており、電極２０Ｌは、導電膜のある側が弾性部材３０Ｌに接している。
【００２２】
電極２０Ｕの上面には、スペーサ４０Ａとスペーサ４０Ｂが接着されている。スペーサ４０Ａは、電極２０Ｕの四隅に接着されている。またスペーサ４０Ａは、電極２０Ｕの四隅の間の位置においても電極２０Ｕの縁に接するように接着されている。スペーサ４０Ｂは、電極２０Ｕの縁より内側の領域において複数行複数列で並べられて接着されている。
なお、電極２０Ｌの下面においては、スペーサ４０Ａが電極２０Ｌの四隅に接着されており、電極２０Ｌの四隅の間の位置においても、スペーサ４０Ａが電極２０Ｌの縁に接するように接着されている。また、電極２０Ｌの下面においても、スペーサ４０Ｂは、電極２０Ｌの縁より内側の領域において複数行複数列で並べられて接着されている。
【００２３】
カバー６１Ｕとカバー６１Ｌは、チューブ７０、ケーブル５１Ａ〜５１Ｃ、スペーサ４０Ａ、スペーサ４０Ｂ、及び放音部２を間に挟み、縁から一定の幅で接着剤が塗布され、互いの縁部分が接着されて袋状のカバー６０を形成している。また、壁６１１の先端にも接着剤が塗布され、カバー６１Ｕの壁６１１の先端が電極２０Ｕの上面に接着されており、カバー６１Ｌの壁６１１の先端が電極２０Ｌの下面に接着されている。また、スペーサ４０Ａ，４０Ｂにも接着剤が塗布され、電極２０Ｕに接着されているスペーサ４０Ａ，４０Ｂはカバー６１Ｕに接着され、電極２０Ｌに接着されているスペーサ４０Ａ，４０Ｂはカバー６１Ｌに接着されている。壁６１１が電極２０に接着されると、スペーサ４０Ｂは、上面側から見て壁６１１より内側の領域に位置し、スペーサ４０Ａは壁６１１より外側の領域に位置する。
【００２４】
チューブ７０の一方の端部は、袋状のカバー６０の内部に位置し、他方の端部は、袋状になったカバー６０の外側に位置するようにカバー６１Ｕとカバー６１Ｌの間に配置されている。また、チューブ７０は、カバー６１Ｕとカバー６１Ｌに隙間なく接着されており、袋状になったカバー６０内の空気がチューブ７０とカバー６１Ｕ及びカバー６１Ｌとの間から外部に漏れないようになっている。
また、ケーブル５１Ａ〜５１Ｃもカバー６１Ｕとカバー６１Ｌに隙間なく接着されており、袋状になったカバー６０内の空気が各ケーブルとカバー６１Ｕ及びカバー６１Ｌとの間から外部に漏れないようになっている。
【００２５】
静電型スピーカ１を構成する各部品は、柔軟性があるため折り曲げたり巻物のように丸めたりすることができる。静電型スピーカ１を収納するために折り曲げたり巻物のように丸めたりする場合には、図５（ａ）に示したように、凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離した状態にする。図５（ａ）に示したように凸部７１Ｃが凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離れていると、カバー６０内の空間が外部に通じた状態となる。この状態で静電型スピーカ１を折り曲げて圧縮したり、丸めて巻き込んだりして小さく変形させると、カバー６０内の空気が押し出されてチューブ７０内を通って外部へ排出されるため、カバー６０内の空気の圧力によりカバー６０が破裂するということがない。なお、折り曲げたり丸めたりする場合には、カバー６０内の空気をポンプで吸引してカバー６０内の空気を直接排出するといった機械を用いた構成としてもよい。この場合も、弾性を備える弾性部材３０やスペーサ４０Ａ，４０Ｂが圧縮されて薄くなる。
【００２６】
カバー６０内の空気を排出し終えた後で図５（ｂ）に示したように凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂの間に押し込むと、チューブ７０の外から内部への空気の流れが遮断され、カバー６０は密閉された状態となる。カバー６０を構成するカバー６１Ｕとカバー６１Ｌは防湿性を備えているため、カバー６０が密閉されると、外部の湿気がカバー６０内へ侵入することがなく、保管している時に電極２０や振動体１０の導電膜の劣化を抑えることができる。
【００２７】
一方、静電型スピーカ１を使用する場合、図５（ａ）に示したように凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離し、折り曲げられたり丸められたりしていた静電型スピーカ１を広げる。凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離すと、外部の空気がチューブ７０の内部を通ってカバー６０内に入る。チューブ７０内の空間は、電極２０Ｕの上面側（放音部２の表面側）とカバー６１Ｕとの間、及び電極２０Ｌの下面側（放音部２の裏面側）とカバー６１Ｌとの間に繋がっているため、カバー６０内に入った空気は、放音部２の表面側とカバー６１Ｕとの間、及び放音部２の裏面側とカバー６１Ｌとの間に流れ、圧縮されていたスペーサ４０Ａ，４０Ｂと弾性部材３０が弾性の復元力により膨張する。スペーサ４０Ａ，４０Ｂが膨張すると、スペーサ４０Ａ，４０Ｂは図２に示したように角柱の形状となり、電極２０とカバー６０との間に所定の厚さの空間（隙間）ができ、カバー６０内においては放音に必要な空気の層が確保される。
なお、図２に示したようにカバー６１Ｕ及びカバー６１Ｌの壁６１１の高さとスペーサ４０Ｂの高さはスペーサ４０Ａの高さより高いため、振動体１０とカバー６１Ｕとの間にできる空気層の厚さは、上面側（カバー６１Ｕ側）から見て壁６１１より内側の領域にある空気層（第１空気層）のほうが壁６１１の外側の領域にある空気層（第２空気層）より厚くなり、振動体１０とカバー６１Ｌとの間にできる空気層の厚さも、上面側（カバー６１Ｌ側）から見て壁６１１より内側の領域にある空気層（第１空気層）のほうが壁６１１の外側の領域にある空気層（第２空気層）より厚くなる。
【００２８】
スペーサ４０Ａ，４０Ｂと弾性部材３０が膨張して空気がカバー６０内に入った後で図５（ｂ）に示したように凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂの間に押し込むと、チューブ７０の外から内部への空気の流れが遮断され、カバー６０内は密閉された状態となる。ここでも、カバー６０の内部が密閉されるため、外部の湿気が内部に侵入することがなく、電極２０や振動体１０の導電膜の劣化を抑えることができる。
【００２９】
（静電型スピーカ１の電気的構成）
次に、静電型スピーカ１に係る電気的構成について説明する。図６に示したように、静電型スピーカ１を駆動する駆動回路１００は、増幅部１３０、変圧器１１０、バイアス電源１２０、抵抗器Ｒ１及び雄型のコネクター１４０を備えている。
【００３０】
増幅部１３０は、入力される音響信号を増幅して出力する増幅手段である。増幅部１３０は、変圧器１１０の一次側コイルの端子に接続されている。増幅部１３０で増幅された交流の音響信号は、変圧器１１０の一次側コイルへ供給される。
【００３１】
変圧器１１０の二次側コイルのセンタータップは、駆動回路１００の基準電位であるグラウンドＧＮＤに接続されている。変圧器１１０の二次側コイルの一方の端子は、雌型のコネクター１４０の１番端子に接続され、変圧器１１０の二次側コイルの他方の端子は、雌型のコネクター１４０の３番端子に接続されている。
バイアス電源１２０は、振動体１０に対して直流でプラスのバイアス電圧を印加するための電源であり、保護抵抗として機能する抵抗器Ｒ１を介して雌型のコネクター１４０の２番端子に接続されている。バイアス電源１２０のプラス側は抵抗器Ｒ１に接続され、バイアス電源１２０のマイナス側はグラウンドＧＮＤに接続されている。
【００３２】
雌型のコネクター１４１の１番端子はケーブル５１Ａで電極２０Ｕに接続され、コネクター１４１の３番端子はケーブル５１Ｂで電極２０Ｌに接続されている。また、コネクター１４１の２番端子はケーブル５１Ｃで振動体１０に接続されている。なお、コネクター１４０及びコネクター１４１においては、各端子間は絶縁されている。
【００３３】
駆動回路１００で静電型スピーカ１を駆動する際には、静電型スピーカ１を広げてカバー６０内に空気を入れた後、雌型のコネクター１４１を雄型のコネクター１４０に嵌める。コネクター１４０にコネクター１４１が嵌められると、同じ番号の端子同士が接続され、バイアス電源１２０が抵抗器Ｒ１を介して振動体１０に接続され、直流でプラスのバイアス電圧が振動体１０に印加される。また、コネクター１４０とコネクター１４１が接続されると、変圧器１１０の二次側コイルの端子が電極２０Ｕと電極２０Ｌに接続される。変圧器１１０のセンタータップはグラウンドＧＮＤに接続されているため、増幅部１３０に入力された音響信号の振幅が０Ｖの状態では、電極２０Ｕと電極２０Ｌの電圧は０Ｖとなる。
【００３４】
次に、音響信号の振幅が０Ｖから変化した場合について説明する。増幅部１３０に交流の音響信号が入力されると、入力された音響信号が増幅されて変圧器１１０の一次側に供給される。変圧器１１０で昇圧されて電極２０Ｌに供給される音響信号は、変圧器１１０で昇圧されて電極２０Ｕに供給される音響信号とは振幅が同じで信号の極性が逆となる。
【００３５】
増幅部１３０にプラスの音響信号が供給されたことにより、電極２０Ｕにプラスの電圧が印加され、電極２０Ｌにマイナスの電圧が印加された場合には、振動体１０と電極２０Ｕとの間の静電引力が弱まる一方、振動体１０と電極２０Ｌとの間の静電引力が強くなる。すると振動体１０は、電極２０Ｕ側に作用する静電引力と電極２０Ｌ側に作用する静電引力との差に応じて電極２０Ｌ側（Ｚ軸の負方向）へ変位する。
【００３６】
また、増幅部１３０にマイナスの音響信号が供給されたことにより、電極２０Ｕにマイナスの電圧が印加され、電極２０Ｌにプラスの電圧が印加された場合には、振動体１０と電極２０Ｌとの間の静電引力が弱まる一方、振動体１０と電極２０Ｕとの間の静電引力が強くなる。すると振動体１０は、電極２０Ｕ側に作用する静電引力と電極２０Ｌ側に作用する静電引力との差に応じて電極２０Ｕ側（Ｚ軸の正方向）へ変位する。
【００３７】
このように振動体１０は、音響信号に応じて図中のＺ軸の正の方向とＺ軸の負の方向に変位し、その変位方向が逐次変わることによって振動となり、その振動状態（振動数、振幅、位相）に応じた音波が振動体１０から発生する。
【００３８】
本実施形態においては、使用する際にはスペーサ４０Ａ，４０Ｂと弾性部材３０が膨張し、音を放音するのに必要な量の空気がカバー６０内に入るため、振動体１０の振動によりカバー６０内の空気を振動させ、音を放音することができる。また、本実施形態においては、チューブ７０を閉じてカバー６０を密閉するため、湿気による振動体１０や電極２０の導電膜の劣化を抑えることができる。また、使用しない時には、カバー６０内の空気を排出して折り畳んだり丸めたりすることができるため、小さくして保管することができる。
【００３９】
また、カバー６０内においては、振動体１０を上面側（振動体の法線方向）から見て壁６１１より外側の領域は、壁６１１より内側の領域より空気層の厚さが薄い。このため、壁６１１より外側の領域では、振動する空気の量が壁６１１より内側の領域より少なく、壁６１１より外側の領域から発生する音の音圧は、壁６１１より内側の領域から発生する音の音圧より小さくなる。このように、静電型スピーカ１においては、放音部２の縁側の領域（Ｘ軸の正負方向及びＹ軸の正負方向の外縁を含む領域）で発生する音の音圧が壁６１１より内側の領域で発生する音の音圧より相対的に小さくなるため、放音部２から放音される音はサイドローブが小さくなり、放音される音の指向性は、従来の静電型スピーカより改善されている。
なお、空気層の厚さは、特定の閾値を越えると厚さが違っていても音圧には差がなく、閾値以下であると、厚さが薄くなるにつれて音圧が下がる。よって、壁６１１より内側の領域にある空気層は、閾値を越える厚さとし、壁６１１より外側（縁側）の領域にある空気層は、閾値以下の厚さとする。また、壁６１１より内側の領域にある第１空気層の厚さを閾値以下の厚さとし、壁６１１より外側（縁側）の領域にある第２空気層の厚さと第１空気層の厚さの関係を、第１空気層の厚さ＞第２空気層の厚さという関係にしてもよい。
【００４０】
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態および以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。
【００４１】
（変形例１）
放音部２においてＸ軸の正方向側の縁から壁６１１までの距離と、放音部２においてＸ軸の負方向側の縁から壁６１１までの距離は同じであってもよく、異なっていてもよい。また、放音部２においてＹ軸の正方向側の縁から壁６１１までの距離と、放音部２においてＹ軸の負方向側の縁から壁６１１までの距離は同じであってもよく、異なっていてもよい。要するに、各距離は完全に一致する構成に限定されず、サイドローブが抑えられるのであれば、寸法のばらつきや組み立て時の精度などによって各距離が異なっていてもよい。また、上述した実施形態では複数の部品で寸法が同じと説明している場合があるが、「同じ」とは完全一致に限定限定されるものではなく、製造時の寸法のばらつきは「同じ」の範囲となる。また、上面側から見て放音部２の縁を含む領域の空気層の厚さが壁６１１より内側の空気層の厚さより薄くなるのであれば、壁６１１から放音部２の縁までの距離は任意に設定してよい。
【００４２】
（変形例２）
上述した実施形態においては、カバー６１Ｕとカバー６１Ｌは、各々一つの壁６１１を有しているが、各カバーが有する壁６１１の数は一つに限定されるものではない。例えば、図７に示したように、カバー６１Ｌに第１の高さの壁６１１Ａと第２の高さの壁６１１Ｂを設けてもよい。なお、この変形例においては、カバー６１Ｕの構成は、カバー６１Ｌと同じく第１の高さの壁６１１Ａと第２の高さの壁６１１Ｂを備える。カバー６１Ｕ，６１Ｌが異なる高さの壁を設ける場合、上面側から見て縁に近い側に高さの低い壁を設け、中央側に高さの高い壁を設ける。
【００４３】
図７に示したカバー６１Ｌにおいては、上面側から見て外側にある壁６１１Ｂの高さが壁６１１Ｂより内側にある壁６１１Ａの高さより低くなっている。このため、カバー６１Ｌの壁６１１Ａ，６１１Ｂの上面側が電極２０Ｌに接着されると、電極２０Ｌとカバー６１Ｌとの間の空気層の厚さは、壁６１１Ａより内側の領域が最も厚く、次に壁６１１Ｂと壁６１１Ａの間の領域が厚く、壁６１１Ｂより外側の領域は最も薄くなる。また、カバー６１Ｕについては、壁がある側を電極２０Ｕに対向させ、壁６１１Ａ，６１１Ｂの下面側が電極２０Ｕに接着されると、電極２０Ｕとカバー６１Ｕとの間の空気層の厚さは、壁６１１Ａより内側の領域が最も厚く、次に壁６１１Ｂと壁６１１Ａの間の領域が厚く、壁６１１Ｂより外側の領域は最も薄くなる。
【００４４】
この構成によれば、静電型スピーカ１から放音される音の音圧の大小関係は、壁６１１Ａより内側の領域の音圧＞壁６１１Ｂと壁６１１Ａとの間の領域の音圧＞壁６１１Ｂより外側の領域の音圧、となり、放音部２の縁に近い領域ほど発生する音の音圧が小さくなる。このため、放音部２においてはサイドローブが小さくなり、静電型スピーカ１から発生する音の指向性は、従来の静電型スピーカより改善されている。
なお、本変形例においては、カバー６１Ｕと放音部２の間、及びカバー６１Ｌと放音部２との間にスペーサを配置しないようにしてもよい。スペーサを配置しない場合、チューブ７０から空気入れを用いて空気を強制的にカバー６０内へ送りこむ。壁６１１Ａと壁６１１Ｂは高さが違うため、スペーサを設けなくても、壁６１１Ａと壁６１１Ｂとの間の領域にできる空気層の厚さは、壁６１１Ａより内側にできる空気層の厚さより薄くなる。つまり、放音部２の縁側の領域にある空気層の厚さが薄くなるため、放音部２から放音される音はサイドローブが小さくなり、静電型スピーカ１から発生する音の指向性は、従来の静電型スピーカより改善される。
【００４５】
（変形例３）
上述した実施形態においては、各部材は上面側から見て矩形となっていたが、各部材について上面側から見た形状は矩形に限定されるものではない。静電型スピーカ１を構成する各部材の形状は、楕円形、円形又は矩形以外の多角形であってもよい。
【００４６】
（変形例４）
上述した実施形態においては、壁６１１は、シート部６１０の法線方向から見て矩形の枠型になっているが、図８に示した壁６１１Ｃのように、円環の一部を切り取った形状であってもよい。この構成においては、上面側から見て放音部２の縁より内側に壁６１１Ｃが位置するようにし、壁６１１Ｃより内側の領域にスペーサ４０Ｂを配置し、壁６１１Ｃより外側にスペーサ４０Ａを配置する。この構成によれば、カバー６０内において壁６１１Ｃより外側の領域の空気層の厚さは、壁６１１Ｃより内側の領域の空気層の厚さより薄くなる。このため、壁６１１Ｃより外側の領域で発生する音の音圧は、壁６１１Ｃより内側の領域で発生する音の音圧より小さくなり、放音部２から放音される音はサイドローブが小さく、静電型スピーカ１から発生する音の指向性は、従来の静電型スピーカより改善されている。
【００４７】
（変形例５）
上述した実施形態においては、振動体１０と電極２０の寸法は、Ｘ軸方向とＹ軸方向で同じとなっているが、振動体１０のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法は、電極２０より短くてもよい。なお、この場合、上面側から見て振動体１０の縁から内側へ一定幅の領域が壁６１１の外側に位置するように壁６１１の位置を設定する。
【００４８】
（変形例６）
上述した実施形態においては、カバー６０内と外部との間で空気を移動させる構成は、上述した実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、チューブ７０を設けない替わりにカバー６０の上面側と下面側に空気弁を設け、これらの弁によりカバー６０内と外部との間の空気の移動を調整してもよい。
また、上述した実施形態においては、壁６１１は、上面側から見ると矩形の枠型の一部を切り取った形状となっているが、前述のように空気弁を設ける構成の場合、壁６１１を矩形の枠型の形状とし、壁６１１の内側と外側とで空気が移動しないようにしてもよい。この場合、壁６１１より外側の領域と壁６１１より内側の領域の両方に空気弁を設ける。この構成でも、壁６１１より内側と外側とで空気層の厚さを異ならせることができ、サイドローブを小さくすることができる。なお、この構成においては、空気弁と空気入れによって壁６１１より内側に入れる空気の量と壁６１１より外側に入れる空気の量を調整し、壁６１１より内側において放音部２とカバー６０との間にできる空気層の厚さと、壁６１１より外側において放音部２とカバー６０との間にできる空気層の厚さを調整できるため、スペーサ４０Ａ，４０Ｂを設けないようにしてもよい。
【００４９】
（変形例７）
上述した実施形態においては、カバー６０内には空気が入れられてカバー６０と放音部２との間に空気層ができるが、カバー６０内に入れられるのは空気に限定されず気体であればよい。よって、前述の空気層は、空気の層に限定されるものではなく、空気以外の気体の層という概念も含む。
【００５０】
（変形例８）
上述した実施形態の静電型スピーカは、プッシュプル型の静電型スピーカであるが、シングル型の静電型スピーカであってもよい。シングル型の場合、放音部２は、電極２０Ｌを備えておらず、シート６１Ｌの壁６１１が弾性部材３０Ｌに接着され、弾性部材３０Ｌとシート６１Ｌとの間にスペーサ４０Ａ，４０Ｂが配置される構成となる。この構成によれば、放音部２の下面側にある弾性部材３０Ｌとスペーサ４０Ａ，４０Ｂにより、放音部２の下面側にも空間が確保されるため、振動体１０が振動して音を放音することができる。
【００５１】
（変形例９）
上述した実施形態では、シート６１Ｕ，６１Ｌは、壁６１１を備えているが、これらの壁を備えない構成としてもよい。スペーサ４０Ａとスペーサ４０Ｂは高さが異なるため、上面側から見スペーサ４０Ｂがある領域よりスペーサ４０Ａ側（放音部２の縁側）のほうが空気層の厚さが薄くなり、放音部２から放音される音はサイドローブが小さくなる。
なお、シート６１Ｕ，６１Ｌに壁を設けない構成にあっては、スペーサの形状は、図１に示したものに限定されるものではない。例えば、図９の（ａ）に示した静電型スピーカ１Ａのように、スペーサの形状を上面側から見て枠型としたスペーサ４１Ａ，４１Ｂを設けてもよい。このスペーサ４１Ａ，４１Ｂはスペーサ４１Ｂのほうがスペーサ４１ＡよりＺ軸方向の高さが高くなっており、通気性またはスペーサを貫通して空気が移動可能な孔を備える。この場合、上面側から見てスペーサ４１Ｂより外側の領域は、スペーサ４１Ｂより内側の領域と比較して空気層の厚さが薄くなり、サイドローブが小さくなる。
また、シート６１Ｕ，６１Ｌに壁を設けない構成にあっては、スペーサの形状を、図９の（ｂ）に示したスペーサ４２Ａ，４２Ｂのように、Ｙ軸方向が長手方向となる柱体の形状としてもよい。この構成にあっては、スペーサ４１Ｂのほうがスペーサ４１ＡよりＺ軸方向の高さが高くなっており、各スペーサは、通気性またはスペーサを貫通して空気が移動可能な孔を備える。この構成の場合、上面側から見て放音部２のＸ軸正方向側の縁から図面において右側に記載されたスペーサ４２Ｂまでの間と、放音部２のＸ軸負方向側の縁から図面において左側に記載されたスペーサ４２Ｂまでの間は、２つのスペーサ４２Ｂの間の領域より空気層の厚さが薄く、サイドローブが小さくなる。
【００５２】
（変形例１０）
上述した実施形態においては、スペーサと壁とによりカバー６０と放音部２との間に空間を確保しているが、スペーサと壁を設けない構成であってもよい。例えば、カバー６０を弾性を有する素材で形成する。なお、このカバーは、図１０に示したように、放音部２をカバー内に配置し、凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離し（即ち、カバー内部とカバー外部が連通した状態）、カバーに外力を加えない状態において、カバー内面と放音部２との間に空気層ができる形状に形成される。
この構成によれば、凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離すと、カバー内の空気を排出することができ、折り曲げてもカバー内の空気の圧力によりカバーが破裂するということがない。また、カバーを外部から押さえて内部の空気を強制的に排出すると、カバーが変形し、Ｚ軸方向の厚さを薄くすることができる。また、カバー内の空気を抜いて薄くなった状態から凸部７１Ｃを凸部７１Ａと凸部７１Ｂから離すと、空気がカバー内に入ると共に、カバー自身の弾性によりカバーが膨らむ方向へ変形し、図１０に示したように放音部２とカバーとの間に空間を確保することができる。なお、カバー内においては、図に示したｂの領域の空気層の厚さはａの領域の空気層より薄くなるため、サイドローブが小さくなる。
【００５３】
（変形例１１）
上述した実施形態においては、外側にある空気層の厚さを一定とせず、内側から外側に向かうにつれて空気層の厚さが次第に薄くなるように構成してもよい。
【００５４】
（変形例１２）
上述した実施形態においては、壁６１１は、矩形の一部を取り除いた形状となっているが、矩形の形状としてもよい。この構成においては、チューブ７０を、壁６１１の内側の空間に通じるチューブと、壁６１１の外側の空間に通じるチューブとに分けてもよい。この構成によれば、壁６１１より内側の空気層の厚さと壁６１１より外側の空気層の厚さを独立して調整できる。なお、カバー６１が壁６１１を備える構成にあっては、放音される音の音圧が低くなる部分を視覚的に知ることができる。
【００５５】
（変形例１３）
上述した実施形態においては、電極、振動体及び弾性部材を積層した構成を、音響信号を音に変換する静電型のスピーカとしているが、この構成は、音を音響信号に変換する静電型のマイクロフォン（静電型電気音響変換器）とすることも可能である。
図１１は、本変形例に係る静電型マイクロフォン５と、静電型マイクロフォン５で収音された音を表す音響信号を生成する音響信号生成回路２００の構成を示した図である。本変形例においては、静電型マイクロフォン５は、前述の静電型スピーカ１と同じ部材を備えているため、静電型マイクロフォン５を構成する部材には、静電型スピーカ１の各部材と同じ符号を付し、その説明を省略する。また、音響信号生成回路２００の構成は、信号が流れる方向が駆動回路１００と異なる以外は、駆動回路１００と同じであるため、音響信号生成回路２００が備える部品には駆動回路１００が備える部品と同じ符号を付し、各部品の説明を省略する。なお、変圧器１１０の変圧比や各抵抗器の抵抗値は適宜調整される。
【００５６】
静電型マイクロフォン５においては、導体である電極２０と導体である振動体１０は距離をおいて向かいあって配置されており、電極２０と振動体１０は平行平板の導体によって構成されたコンデンサとして機能している。振動体１０にはバイアス電圧が印加されているため、静電型マイクロフォン５に音が到達していない状態においては、このコンデンサに一定の電荷が溜まった状態となる。
静電型マイクロフォン５に音が到達した場合、到達した音によって振動体１０が振動する。振動体１０が振動すると、振動体１０と電極２０Ｕ，２０Ｌとの間の距離が変わるため、振動体１０と電極２０との間の静電容量に変化が生じる。
【００５７】
例えば、振動体１０が電極２０Ｕ側に変位すると、電極２０Ｕと振動体１０との間の距離が短くなり、電極２０Ｕと振動体１０との間の静電容量が大きくなる。また、電極２０Ｌと振動体１０との間の距離が長くなり、電極２０Ｌと振動体１０との間の静電容量が小さくなる。このように静電容量が変化すると、電極２０Ｕと振動体１０との電位差が小さくなるように電極２０Ｕの電位が変化し、電極２０Ｌと振動体１０との電位差が大きくなるように電極２０Ｌの電位が変化する。ここで、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間で電位差が生じるため、変圧器１１０の二次側コイルには電流が流れる。
【００５８】
また、振動体１０が電極２０Ｌ側に変位すると、電極２０Ｌと振動体１０との間の距離が短くなり、電極２０Ｌと振動体１０との間の静電容量が大きくなる。また、電極２０Ｕと振動体１０との間の距離が長くなり、電極２０Ｕと振動体１０との間の静電容量が小さくなる。すると、電極２０Ｌと振動体１０との電位差が小さくなるように電極２０Ｌの電位が変化し、電極２０Ｕと振動体１０との電位差が大きくなるように電極２０Ｕの電位が変化する。ここで、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間で電位差が生じ、変圧器１１０の二次側コイルには、振動体１０が電極２０Ｕの方向に変位したときとは逆の方向に電流が流れる。
【００５９】
変圧器１１０の二次側コイルに電流が流れると、この電流に対応して変圧器１１０の一次側コイルにも電流が流れる。一次側コイルに流れた信号は、増幅部１３０で増幅され、増幅された信号が静電型マイクロフォン５で収音された音を表す音響信号として増幅部１３０から出力される。つまり、静電型スピーカ１において放音部２となっていた部分は、音を収音する収音部として機能する。
【００６０】
なお、本変形例においては、変圧器１１０のインピーダンスが低い場合には、静電型マイクロフォン５の負荷容量の影響により、低い周波数における周波数特性が低下する場合がある。この場合、変圧器１１０に替えてインピーダンスの高いアンプを電極２０Ｕ，２０Ｌに接続し、周波数特性の低下を抑えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ａ，１Ｂ…静電型スピーカ、２…放音部、５…静電型マイクロフォン、１０…振動体、２０，２０Ｕ，２０Ｌ…電極、３０，３０Ｕ，３０Ｌ…弾性部材、４０Ａ，４０Ｂ…スペーサ、５１Ａ〜５１Ｃ…ケーブル、６０…カバー、６１Ｕ，６１Ｌ…カバー、７０…チューブ、７１Ａ〜７１Ｃ…凸部、１００…駆動回路、１１０…変圧器、１２０…バイアス電源、１３０…増幅回路、１４０，１４１…コネクター、２００…音響信号生成回路、６１０…シート部、６１１，６１１Ａ，６１１Ｂ，６１１Ｃ…壁、Ｒ１…抵抗器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスバリア性を有する袋状のカバーと、
前記カバー内に位置する振動体と、
前記カバー内において前記振動体を挟んで対向する一対の電極と、
前記カバー内において前記振動体と前記一対の電極との間に位置し、弾性を有し音が透過する弾性部材と、
を有し、
前記振動体と前記カバーとの間には、各々厚さの異なる複数の空気層があり、前記カバー側からみて厚さの薄い空気層より内側に厚さの厚い空気層が位置すること
を特徴とする静電型電気音響変換器。
【請求項２】
ガスバリア性を有する袋状のカバーと、
前記カバー内に位置する振動体と、
前記カバー内において前記振動体と対向する電極と、
前記カバー内において前記振動体と前記電極との間に位置し、弾性を有し音が透過する弾性部材と、
を有し、
前記振動体と前記カバーとの間には、各々厚さの異なる複数の空気層があり、前記カバー側からみて厚さの薄い空気層より内側に厚さの厚い空気層が位置すること
を特徴とする静電型電気音響変換器。
【請求項３】
前記電極において前記カバーと向かい合う面には、弾性を有する第１スペーサと、弾性を有する第２スペーサが配置され、
前記第１スペーサと前記第２スペーサの前記面からの高さは、前記第２スペーサより前記第１スペーサのほうが高く、
前記第１スペーサは、前記カバー側から見て厚さの厚い第１空気層内に位置し、
前記第２スペーサは、前記カバー側から見て前記第１空気層より薄い第２空気層内に位置すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電型電気音響変換器。
【請求項１】
ガスバリア性を有する袋状のカバーと、
前記カバー内に位置する振動体と、
前記カバー内において前記振動体を挟んで対向する一対の電極と、
前記カバー内において前記振動体と前記一対の電極との間に位置し、弾性を有し音が透過する弾性部材と、
を有し、
前記振動体と前記カバーとの間には、各々厚さの異なる複数の空気層があり、前記カバー側からみて厚さの薄い空気層より内側に厚さの厚い空気層が位置すること
を特徴とする静電型電気音響変換器。
【請求項２】
ガスバリア性を有する袋状のカバーと、
前記カバー内に位置する振動体と、
前記カバー内において前記振動体と対向する電極と、
前記カバー内において前記振動体と前記電極との間に位置し、弾性を有し音が透過する弾性部材と、
を有し、
前記振動体と前記カバーとの間には、各々厚さの異なる複数の空気層があり、前記カバー側からみて厚さの薄い空気層より内側に厚さの厚い空気層が位置すること
を特徴とする静電型電気音響変換器。
【請求項３】
前記電極において前記カバーと向かい合う面には、弾性を有する第１スペーサと、弾性を有する第２スペーサが配置され、
前記第１スペーサと前記第２スペーサの前記面からの高さは、前記第２スペーサより前記第１スペーサのほうが高く、
前記第１スペーサは、前記カバー側から見て厚さの厚い第１空気層内に位置し、
前記第２スペーサは、前記カバー側から見て前記第１空気層より薄い第２空気層内に位置すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電型電気音響変換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６６１６５（Ｐ２０１３−６６１６５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４８８２６（Ｐ２０１２−１４８８２６）
【出願日】平成２４年７月２日（２０１２．７．２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２日（２０１２．７．２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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